深基坑支护和开挖方案(推荐8篇)
一、工程概况
本工程为新建泵站工程,泵站为自流、抽流两用泵站,泵站均由上游连接段、前池、站身主副厂房、出水池、输水涵洞、排涝闸室、消力池、海漫等部分组成。
本工程基础开挖较深,开挖深度约7~8m,需采用深基坑开挖,开挖土方量约为5800m3。
本工程坐于②层砂嚷土上,下伏③层粘土,为中压缩性土,土质不均
二、方案编制依据
1、本工程岩土工程地质勘察报告
2、本工程业主有关要求
3、本工程有关设计图纸
4、选用规范
1)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GBJ50202-2002 2)《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97 3)《工程测量规范》GB50026-93 4)《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97 5)《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001 6)《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99 7)《建筑机械使用安全技术规程》 JGJ33-2001 8)《工程水文地质勘查规范》(GB50027-2001)9)《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98)10)《岩土工程勘察规范》(GB52001-2001)11)《建筑基坑支护设计规范》(JGJ120-99)
三、基坑土方开挖:
1、施工准备
(一)、作业条件
1、土方开挖前,应根据施工方案的要求,将施工区域内的地下、地上障碍物清除和处理完毕。
2、建筑物或构筑物的位置或场地的定位控制线(桩)、标准水平桩及开槽的灰线尺寸,必须经过检验合格;并办完预检手续。
3、夜间施工时,应有足够的照明设施;在危险地段应设置明显标志,并要合理安排开挖顺序,防止错挖或超挖。
4、在挖土方前,应做好地面排水和降低地下水位工作。开挖有地下水位的基坑槽、管沟时,应根据当地工程地质资料,采取措施降低地下水位。一般要降至开挖面以下1.5m,然后才能开挖。
5、施工区域运行路线的布置,应根据作业区域工程的大小、机械性能、运距和地形起伏等情况加以确定。
6、在机械施工无法作业的部位和修整边坡坡度、清理槽底等,均应配备人工进行。
7、土方施工前应进行挖、填方的平衡计算,综合考虑土方运距最短、运程合理和各个工程项目的合理施工程序等,做好土方平衡调 配,减少重复挖运。土方平衡调配应尽可能与城市规划和农田水利相结合将余土一次性运到指定弃土场,做到文明施工。
8、土方工程施工,应经常测量和校核其平面位置、水平标高和边坡坡度、压实度、排水。平面控制桩和水准控制点应采取可靠的保护措施,定期复测和检查。土方不应堆在基坑边缘,并随时观测周围的环境变化。
9、雨季和冬季施工应遵守国家现行有关标准。
10、基坑开挖前,应根据支护结构形式、挖深、地质条件、施工方法、周围环境、工期、气候和地面载荷等资料制定施工方案、环境保护措施、监测方案,经审批后方可施工。
11、土方开挖的顺序、方法必须遵循“分层开挖,严禁超挖”的原则。
12、在施工过程中基坑边堆置土方不应超过设计荷载,挖土方时不应碰撞或损伤支护结构、降水设施。
13、基坑开挖至设计标高后,应对坑底进行保护,经验槽合格后,方可进行垫层施工。
14、基坑土方工程验收必须确保支护结构安全和周围环境安全为前提。当设计有指标时,以设计要求为依据,如无设计指标时应规定执行。
(二)、技术准备
(1)组织学习图纸,地勘,进行技术交底,施工技术交底。(2)提出材料计划和技术资料。
(3)对各工种进行培训,学习施工技术、规范、安全法规、安全技术规程、安全操作规程。
(4)对新进工人进行安全教育。
(三)、机械准备
挖掘机、推土机、碾压机、蛙式打夯机、潜水泵。
根据土质要求,合理选择放坡系数放坡。采用斗容量卡特320C型履带挖掘机两台配合自卸车4台进行基坑土方开挖以保证施工机械的连续作业,挖出土方全部外运至废旧场地内堆放。挖至设计深度以上200mm处停止挖土,最后采用人工挖土。
2、基坑土方开挖方案
根据现场实际及地勘报告,本工程采用机械大开挖方式进行土方施工。根据土质要求,合理选择放坡系数放坡。采用反铲履带挖掘机进行土方开挖,4台自卸车进行倒土运输。开挖地下深坑时,根据基坑情况可增设1台小型挖掘机。一次开挖到位,挖至设计深度以上200mm处停止挖土,最后采用人工清槽,土方全部外运至废旧场地内堆放,基坑壁放坡系数采用方案:放坡系数1:1.5,并采取边坡支护。开挖后根据实际情况后作适当调整。按本工程基础尺寸,四周预留1m宽作为工作面。
工艺流程:放线→分层开挖→修边(坡)→基底整平→基底预留土层→基底找平。
基坑开挖完毕,应全面进行钎探,然后会同勘察、设计、业主、监理等有关部门进行验槽,在确定已达到设计标高及容许承载力,并办完隐检手续,签证齐全后方可进行基础施工。
操作要点:
(1)土方开挖至设计标高40-50cm时复核开挖位置,确定其正确后继续开挖至垫层顶标高时及时会同建设、设计、质监部门验槽;签字认定后及时浇筑垫层砼封闭;做到随挖随检,随验随浇,避免雨水、地表水浸泡土质发生变化。
(2)挖方的弃土或放土,应保证挖方边坡的稳定与排水,当土质良好时,应距槽沟边缘6m以外堆放,且高度不宜超过1.5m。(3)土方工程一般不宜在雨天进行。在雨季施工时,工作面不宜过大。应逐段、逐片地完成,并应切实制订雨季施工的安全技术措施。
(4)为减少对地基土的扰动,机械挖土应在基底标高以上保留 200mm左右,以后用人工挖平清底;如人工挖土后不能立即修筑基础或铺设管道时,也应保留180mm厚的土层暂时不挖。所有预留厚度应在基础施工前用人工挖除。
(5)挖至基坑(槽)底时,应及时会同甲方、质量监督站和设计人进行验槽。以便对软弱夹层进行深挖与处理。
(6)控制避免基坑超挖:有水平标准严格控制基底的标桩,标桩间的距离≤3m,以防基底超挖。
(7)夜间施工时,施工现场应有足够照明设施,在危险地段设置明显的警示标志和护栏。
(8)土方开挖前,应对周围环境进行普查,清除安全隐患。对邻近设施在施工中进行沉降和位移观测。
(9)工人上下深坑(槽)应预先搭设稳固安全的阶梯,避免上下时发生坠落。人员专用通道应在施工组织设计中确定,其攀登设施可视条件采用梯子或专门搭设,应符合高处作业规范中攀登做的要求。
(10)在雨季挖土方时,必须排水畅通,应注意边坡的稳定。下大雨时应暂停土方施工。
(11)施工中,施工员要经常注意边坡是否有裂缝、滑坡迹象,一旦发现,应该立即停止,待处理和加固后才能进行施工。
(12)所有施工机械应按规定进场经过有关部门组织验收确认合格,并有记录。
(13)机械挖土与人工挖土进行配合操作时,人员不得进入挖土机作业半径内,必须进入时,待挖土作业停止后,人员方可进行坑底清理、边坡找平等作业。
(14)挖土机作业位置的土质及支护条件,必须满足机械作业的荷载要求,机械应保持水平位置和足够的工作面。
(15)挖土机司机属特种作业人员,应经专门培训考试合格持有 操作证。
四、支护方案
(一).支护方案设计
本工程开挖深度为7.44m采取圆木桩支护。该方案适合本工程,具有技术可靠、经济合理、施工快速等诸多优点。
根据现场实际情况及相关规范要求,同时从经济实用方面考虑基坑侧压力和土方开挖安全要求,按照一般施工经验,拟定施工采用单排圆木桩密布边坡支护加固的施工方案。加固长度15m,圆木桩高出边坡0.2m,打入实土长度>3.8m,支护加固圆木桩上口,采用横向圆木桩铁丝捆绑拉结,确保施工安全。
(二).测量放样施打控制桩
根据工程特点及实际情况,确定圆木桩加固位置。
施工准备→测量定位→挖、填工作面→桩位放样→打入圆木桩→捆绑拉结圆木桩
(三)、施工准备
1、木桩采购及存放(1)木桩采购及存放 木桩主要在当地木材市场采购,采用汽车运到工地现场仓库。木桩采购时应注意木材质地,桩长应略大于设计桩长。所用桩木须材质均匀,不得有过大弯曲之情形,另桩身不得有蛀孔、裂纹或其它足以损害强度之瑕疵。
木桩吊运、装卸、堆置时,桩身不得遭受冲击或振动,以免损及桩身。木桩使用时,应按运抵工地先后次序使用,同时应检查木桩是否完整。木桩储存地地基须坚实而平坦,不得有沉陷之现象,避免木桩变形。
(2)打试桩,确定桩长
因支护边坡较长,沿边坡方向每约5米打一根试桩,所以选试桩3根,以大
概确定桩长。为确保试桩成功,并考虑该类型桩的特殊性,试桩长度比同位置桩的有效长度大0.2米。
(3)打桩前,桩顶须先截锯平整,其桩身需加以保护,不得有影响功能之碰撞伤痕,桩头部位宜采用铁丝扎紧。(4)圆木桩的制作
桩径按设计要求严格控制,且外形直顺光圆。小端削成30cm长的尖头,利于打入持力层。待准备好总桩数80%以上的桩时,调入机械进行打桩施工,避免机械待桩窝工。严禁使用损害腐朽的木桩。
4、施打圆木桩 将挖机开至边坡旁,插桩时就位要准,控制好间距,采用挖机斗慢慢下压。入土深度不小于3.8米。
施打时宜先将木桩逐根施打到稳定深度,然后依次施打至设计深度。在垂直度有保证的条件下,也可一次打到设计深度。
施打时,应随时检查其位置是否正确,桩身是否垂直,不符合要求时应立即纠正或拔起重新施打。打设完毕,用铁丝将横杆及各木桩固定。
5、绑扎连接松木桩
距离桩顶20cm处设置通长横杆,采用铁丝同立桩固定,使木桩连成结构整体,仔细检查铁丝绑扎接头,确保连接牢靠。
(四)质量保证措施
1、严格遵守和执行有关的施工质量规范。
2、根据ISO9001标准要求,推行全面质量管理,建立质量保证体系,提高全员质量意识,确保质量管理惯彻整个施工过程。坚持质量自检、互检、交接检“三检”制。
3、实行质量管理项目部负责制,配置专职质检员,具体负责质量管理工作。严格按项目部管理体系进行施工管理。
4、圆木桩施打前必须进行选材,对有变形的进行剔除。
5、圆木桩质量要求
a.桩的垂直度控制在1%以内; b.桩底高程误差控制在10cm左右; c.沉桩要连续,不允许出现不连锁现象; d.桩的平面位移控制在15cm以内
(五)安全施工措施
1、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏,防止人员坠落。
2、为切实保证施工人员安全,树立“安全第一,预防为主”的思想,根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制订具体措施。
3、建立安全保证体系,除企业已有的机构外,工地设立安全管理机构,工程项目设立安全小组、班组设安全员,形成一个健全的安全保证体系,工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作,定期组织安全检查,对不符合要求的要及
五、雨天施工方案
本工程的基坑施工若在雨季还未出±0.000或碰上下大雨时,为保证基坑支护的安全,确保地下部分结构正常施工,做好雨期施工的措施是关系到工程能否顺利进行的关键因素之一,为确保工程如期进行,特制定雨季施工方案。具体措施如下:
1.在坡顶地面处砌筑300×250mm的截水砖墙,外侧抹水泥砂浆,并把截水墙外侧地面做成坡面后抹水泥砂浆地面,宽约1m。坡面外侧做250×300mm的截水沟,形成环路并与下水管道相通,以排泄地面雨水,防止雨水进入基坑。
2.基坑四周地面要填平,放一定外坡,并视场地排水管道组成地面外排水系统,使基坑四周8m宽范围地面不能有积水。
3.在雨季期间,加强值班及收听天气预报,下雨之前清理坑内积水坑及排水沟,预备好潜水泵等抽水工具,雨后及时组织人力、物力进行坑内抽、排水工作及基坑四周积水的疏通工作。
4.地面排水:为防止基坑浸泡,开挖及进行基底结构施工时,应预先在基槽四周或流水的上游设置排水、散水沟,截水堤和暗沟等,为防止雨季雨水、山洪等造成基坑塌方、滑坡,在做好地面排水的同时,在基坑侧壁按一定间距设置排水管(类似挡土墙的泻水孔)
5.基坑排水:为防止地表水、地下水等大量渗入基坑,造成基坑浸水,破坏边坡稳定,影响施工进行,必须采取地面截水、坑内排水等措施,基坑内排水可在基坑底面四周结构以外设置排水沟和集水井,排水沟按宽0.3米,深30~50cm设置,坡度为0.1~0.5%,集水井按设计图纸设置。集水井内的积水要随时用泵排出,保证基坑底干燥。
6.雨天过后加强基坑监测及坑内的水位观测,遇到非正常情况及时采取措施,保证基坑支护的安全及排水工程满足施工的需要。
五、安全保证措施
根据我公司的一贯制度,在本工程施工中,认真贯彻安全第一、预防为主的方针以及安全生产,人人有责的精神,开展多种形式的安全教育,贯彻执行国家颁发的《建筑安装安全技术操作规程》及《中华人民共和国建筑法》,实行我公司多年来的安全责任制,作好安全生产日记,建立安全保证体系,达到如下安全目标:创安全文明工地,杜绝人身伤亡事故。
1、基坑安全保证措施。
a、挖土方应从上而下分层进行,两人操作间距应大于2.5m,禁止采用挖空底脚的操作方法。b、坑边1m以内不得堆土,堆料和和停放机具,1m以外堆土高度不得超过1.5m,并作好排水处理。
c、挖土方不得在石头的边坡下或贴近未加固的危险楼房基底下进行。操作时应随时注意上方土壤的变动情况,如发现有裂纹或部塌落应及时进行加固。
d、工人上、下深坑应预先搭设稳固安全的阶梯,避免上下时发生坠落。
e、开挖深度超过2m的坑处,必须设两道1.2m高牢固的栏杆和悬挂危险标志,并在夜间挂色,标志灯。任何人严禁在深坑,悬岩陡坡下面休息。
f、在雨季挖土方时,必须排水畅通,并应特别注意边坡的稳定,下大雨时应暂停土方施工。
g、机械开挖后边坡一般较陡,应用人工为以修整,达到施工方案,要求后再进行其它作业。
h、土方施工中,施工人员经常要注意边坡是否有裂缝,滑坡迹象。一旦发现,应立即停止作业,待处理和加固后才能进行施工。
i、在夜间施工中,应有足够的照明。
j、进入现场必须戴好安全帽,并正确使用安全保护用品。k、配合机械清坡,清底的工人,不准在机械回转半径下工作。l、人工挖土时,前后操作人员间距不应小于2-3m,堆土要在1m以外,并且高度不得超过1.5m。
m、每日或雨后必须检查土壁及支撑稳定情况。在确保安全的情况下继续工作。并且不得将土或其它物件堆在支撑上。不得在支撑下行走或站立。n、土石开挖前,工长必须对操作工人进行安全技术交底,并做好记录。
o、基坑四周必须设一定数量的临时上、下施工楼梯,并设1.20m高护栏。
p、基坑开挖前,必须摸清基坑下的管线排列和地质开采资料,以利考虑开挖过程中的意外应急措施 2.安全生产保证措施
①.在施工中严格遵守《建筑安装工程安全技术规程》 ②.执行《建筑安装工人安全技术操作规程》
③.严格执行国家、北京市的有关安全生产标准及规定。④.执行安全交底制度。
⑤.施工机械须挂好安全操作牌,操作人员持证上岗。⑥.现场职工应佩带好各色安全帽及职别标志。
⑦.施工时做好原始记录,施工日志、桩构件、质保书、测量复核、隐蔽工程验收记录、技术核定单收集保存。
⑧.工地应根据季节特点制定防火、防盗、防强风等相应措施。
六、文明施工及环保措施
现场文明施工的好坏对周围环境影响很大,也是关系到我公司和甲方的社会形象和声誉的问题。为确保施工场地文明、整洁,特制订如下保证措施:
1.要求主管生产的项目经理将场地的文明生产列为主要职责,同时在人员安排上专门配备一名同志具体负责这项工作。
2.对施工现场钢筋加工棚等临时设施要合理布置使之符合整体布局要求,做到既有利于现场施工,又有利于现场的文明整洁。
3.施工现场严禁不文明现象发生,严禁泥浆沿地面外流。4.严禁施工期间钻机辗压破坏和泥浆污染路面。
5.强化企业职工敬业精神并进行预防教育,做到内外协作友善,保证企业的良好形象,所有施工人员应严格要求自己,讲文明,讲礼 貌,工地上严禁发生打架斗殴,酗酒闹事等不良现象,争做文明的施工人员。
6.做好文明施工的宣传工作,要求施工中悬挂一定数量的文明施工宣传标语标牌。
7.施工过程,现场安排劳务工专门负责清扫现场,保持工地环境整洁,保证晴天穿皮鞋能够进入施工场地。
8.场内各种材料、配件,设备应放整齐,油料等易燃物品堆放处要悬挂警示标语,所有车辆放于规定地点,氧气、乙炔等物品必须与其他物品隔离。
9.把环卫工作作为重要工作抓,施工做到文明整洁,伙房做到卫生、清洁,保护良好的施工条件,使职工心情舒畅,为确保顺利施工创造条件。
10.现场临设、料具的布置必须符合施工总平面布置图要求;施工现场的所有机械设备和建筑设备应做到定位并归类码放整齐,现场道路应平整畅通;
11.施工现场严禁随地大小便,严禁吸烟,应保持清洁,禁止脏、乱、差、积水现象出现;
1.1 工程概况
某工程位于某市南明区瑞金南路与箭道街交叉路口处, 位于某市最繁华的遵义路与瑞金南路交叉口, 场地周边环境情况为:北侧为该市的地标性建筑———民族大酒店, 地下室底板标高1 052.00 m, 边坡距地下室边轴线最近距离为6.5 m, 该建筑物基础为桩基;东侧为箭道街, 边坡距道路边约为7 m, 人行道宽为4 m, 标高为1 057.50 m, 人行道下埋排水沟、煤气管、水管线及通讯缆等重要管线 (网) , 埋深1.5 m~2.0 m;南侧为瑞金南路, 边坡距道路边约为10 m, 人行道宽为4 m, 标高为1 056.50 m, 人行道下埋排水沟、煤气管、水管线及通讯缆等重要管线 (网) , 埋深1.5 m~2.0 m;西侧为两层办公用房, 其基础埋深约为2 m, 靠边坡侧有一排污大沟, 大沟底标高在1 052.00 m~1 053.00 m间, 边坡距大沟约3.50 m。场地标高1 055.20 m~1 057.50 m左右, 地形较平坦。
工程基坑开挖深度分别是:多功能厅、游泳池-7.00 m;机械停车库-14.00 m, 在进行基坑开挖后, 将形成7.00 m~14.00 m高的基坑边坡。基坑开挖面积约3 000 m2, 开挖土方量约24 000 m3。基坑边坡工程为临时性边坡, 基坑侧壁安全等级均为二级, 设计使用年限为2年。
1.2 工程地质条件
1.2.1 地形地貌
工程场地为旧建筑拆除地, 平缓地形, 总体地势东南高西北低, 地面高程在1 055.20 m~1 057.50 m之间, 相对高差2.30 m。
1.2.2 岩土构成
场地岩土构成自上而下依次为第四系人工杂填土、残积红粘土, 下伏基岩为三叠系中统关岭组薄~中厚层状白云岩。杂填土呈杂色, 成分为粘土混建筑垃圾、煤渣及碎石组成, 任意抛填, 成分复杂, 均匀性差, 结构松散;红粘土呈褐黄色, 可塑, 裂隙较发育。白云岩呈灰、白色, 岩体破碎。
1.2.3 气象、水文条件
该市年平均气温15.30℃, 雨季集中夏秋季节。拟建场地地下水类型主要为上层滞水和基岩裂隙水, 北侧南明河水位标高1 048.90 m, 受周边生活用水及大气降水影响, 导致地下水位标高约为1 051.00 m, 对边坡施工影响较大, 但对混凝土、钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性破坏作用。
1.3 工程施工特点
1) 施工场地狭窄:由于工程两面紧邻城市街道, 另外两面紧邻民族文化宫、两层建筑, 以上有两面在施工中几乎不能用作施工场地。所有施工材料及加工棚只能布置在瑞金南路一面, 另一面 (两层建筑处) 布置洗车槽及车辆冲洗平台。
2) 基坑开挖较深:根据施工现场地质情况, 基坑开挖最深处有14 m, 根据地质勘查情况得出自然地貌以下至4 m处为土层, 4 m以下均为岩石。
3) 桩基施工困难:由于本工程工期较紧张, 桩基施工需采用机械钻孔施工, 孔径1.2 m, 由于受场面狭窄等因素限制, 机械到位比较困难, 下覆基岩地质条件复杂, 地下水活动复杂, 桩基成孔比较困难。
4) 锚索施工困难:本工程锚索深度不深, 多在10 m~20 m之间, 但由于基坑四周建筑物较多, 且距离较近, 四周地质条件复杂等因素, 锚索成孔十分困难。
2 开挖支护结构设计方案选择
结合本工程特点, 开挖支护结构设计方案选择如下:
1) 设计方案选择。基坑边坡采取垂直边坡, 无放坡。边坡支护采用抗滑桩+锚索、冠梁、腰梁+中间挂网喷浆的组合形式。
2) 设计工程量。根据本工程的设计方案, 设计工程量如表1所示。
3 施工方案选择
3.1 开挖方案
结合设计施工图和相关规范要求, 采取自上而下、分段跳挖、及时支护的逆作法施工。具体是在离边坡4 m范围内采用分层逆作法和分段跳槽法进行施工。开挖高度控制:每层开挖到腰梁下500 mm, 以便该层的锚索及腰梁施工。该层边坡支护完毕后再进行下一层开挖, 并按每10 m~20 m长作为一个施工段, 跳槽开挖。
基坑土石开挖采用2台CAT360挖掘机开挖装车, 10台~15台20 t车辆运输;基坑石方开挖采用2台CAT320挖掘机破碎锤破碎, 再装车运走。
3.2 孔桩施工
因地下水位较高, 抗滑桩进入岩石较深, 受周边建筑物及道路影响, 结合政府相关文件精神, 抗滑桩采用机械成孔 (跳孔成孔) 。施工重点在两方面:机械钻孔、孔桩混凝土浇筑。
孔桩钻孔前进行场地平整、测量放线、对点、安装钻机, 要求钻杆与孔桩点垂直。在钻孔过程中要注意塌孔, 要求入土段加放钢管护筒, 待桩孔按设计要求完成后, 进行孔桩检查验收, 下放孔桩钢筋笼 (吊车配合) , 再浇混凝土。
孔桩混凝土浇筑采用水下浇筑法。混凝土浇筑前, 用吊车配合下放混凝土套管至孔底以上500 mm, 通过混凝土套管浇筑混凝土。在混凝土的浇筑过程中, 吊车配合提升套管, 每次提升要求混凝土套管埋入下层混凝土500 mm以上, 直到整根桩浇筑完成。
3.3 冠梁及腰梁混凝土施工
钢筋加工制作:钢筋制作加工在钢筋棚进行。钢筋安装:一级钢采用搭接, 三级钢采用搭接单面焊。模板施工:采用钢模板拼装。混凝土采用商品混凝土。混凝土浇筑:浇筑前, 浇水润湿模板, 模内杂物等必须清理干净。浇筑混凝土时应分层分段连续进行。采用插入式振捣器捣实。
3.4 锚索施工
锚索施工工艺程序:抗滑桩施工完成, 便将基坑分层分段开挖至锚索设计标高后进行锚索的施工支护段土石方开挖, 须搭设2.0 m宽双排钢管脚手架, 便于锚索成孔, 腰梁施工及挂网喷浆。
锚孔位置确定:根据设计要求确定锚孔位置、倾角。
钻孔:按照设计倾角, 钻机动力头中心线、支护桩中心在同一轴线上进行钻孔 (若遇溶洞须提请设计、建设及监理单位确定处理方法, 锚索锚固段钻孔须进入中风化岩石不小于6.0 m) 。
清孔:孔底沉渣厚度小于50 mm, 沉渣段孔深1.00 m。
锚索制安:严格按照设计图制作安装, 非锚固段应用塑料薄膜包裹或胶管套牢。
灌注水泥砂浆:灌浆管连同锚索一起下入, 管口距锚尖10 cm~15 cm。注浆采用砂浆泵进行, 注浆压力1 MPa, 注浆中当孔内有水返出或注浆压力降至1 MPa时, 逐步拉出导浆管, 注意导浆管底端口不能超出砂浆面。当孔口溢出砂浆后方可拉出全部导浆管, 封住孔口。
张拉、锁定:待锚墩强度达到设计强度方可进行张拉。张拉按三次五级顺序进行, 每次以142.5 k N分级加载进行张拉, 先张拉至142.5 k N将锚索顺直;其后, 每次张拉两级, 每两级张拉时间间隔30 min, 两次张拉时间间隔5 d, 一、二级采用单束张拉 (张拉拉力分别为178.13 k N, 356.25 k N) , 三、四级张拉采用整束张拉 (张拉拉力分别为534.38 k N, 783.80 k N) , 最后一级张拉按设计应力的783.80 k N超张拉, 张拉试验合格后卸荷至设计锁定值锁定锚索, 锚索张拉锁定值为712.50 k N。
3.5 挂网喷射混凝土
喷射作业分段进行, 同一分段内喷射顺序自下而上, 一次喷射厚度5 cm。喷射采用湿喷工艺, 喷射混凝土终凝2 h后, 应喷水养护, 养护时间为3 h~6 h。
泄水孔施工采用预埋安装PVC花管, 100型钻机而成。
4 建议及对策
某建设项目土石方及边坡支护工程于2014年10月28日顺利施工完成, 工程质量合格, 由于适逢雨季施工, 工期较合同工期5个月延迟3个月, 共计8个月。由于开挖支护方案选择合理, 施工质量得到有效控制, 工程施工完成后, 基坑周围建 (构) 筑物沉降变形均在规范容许范围内, 基坑防护安全等级达到设计要求。
结合本工程开挖支护方案选择及施工管理, 对建筑工程的深基坑施工有如下几点建议:
1) 基坑开挖应分层分段进行。
深基坑分层分段开挖在保证每层开挖边坡能得到边开挖边支护的同时, 也有利于施工组织和管理, 尽可能避免了边坡的长时间暴露和边坡因此变形卸荷。
2) 选择安全、合理的设计方案和施工方案。
基坑开挖支护成功与否, 除了需要有安全、合理的设计方案外, 对施工单位和施工方案的选择更至关重要, 好的施工单位及其所提出的有效的施工方案是保证设计方案、设计意图能成功实现的关键。
3) 加强基坑开挖和支护过程中的施工监测。
深基坑施工之所以出现事故的可能性越来越大, 一则是因为深基坑施工所面临的复杂地质环境和地下水等客观原因;二则是因为深基坑施工过程中, 是否及时了解到边坡和支护结构形成过程中的运行状态是否正常可控。如已知其运行状态异常, 则及时采取补救措施, 甚至有效组织撤离、撤除, 避免出现更大损失, 这就需要对基坑的施工过程进行实时监测。
4) 基坑施工过程中的安全管理必须强化。
合理有效的组织管理是实现工程目标的有力保证, 而健全的安全责任制和完善的安全管理制度无疑是实现工程安全目标的基础;只要在施工中落实了安全责任制、安全制度和应急预案, 并在日常工程中加强监督检查, 必能保证基坑施工安全。
5) 积极研究探索新的支护结构, 提高支护结构的可靠性和经济性。
尤其是在设计方面, 可从支护结构的受力来研究结构形式的改变, 尤其是从传统单一方案向复合、联合受力方案的探索。
参考文献
[1]JGJ 120—2012, 建筑基坑支护技术规程[S].
[2]刘立波.高层建筑深基坑支护的施工与管控[J].中国科技纵横, 2011 (2) :40-41.
[3]卢梅珠.高层建筑深基坑支护施工控制[J].中国新技术新产品, 2010 (5) :32-35.
关键词:大面积;深基坑;开挖;支护;施工技术
随着城乡经济建设的发展,开发地下空间的需求也在不断增长。基坑工程是为地下工程的开挖提供必要和安全的条件,现在基坑工程几乎遍及建筑、水利、港口、交通、市政、人防等工程领域。基坑开挖深度超过5m,即称为深基坑。目前,一些基坑开挖深度已达几十米深,基坑面积也有不少超过了1万m2。由于基坑施工条件复杂,不确定性因素较多,而且临时性的特点更易导致投资控制与安全保障之间的关系失衡,因而基坑工程风险性较高,并因涉及多种学科基坑施工技术综合性很强,这些决定了超大深基坑开挖与支护的施工难度较大,因此本文对有关内容进行了探讨。
1.超大深基坑开挖方法与支护形式
1.1基坑开挖方法
基坑开挖分为无支护放坡开挖和有支护开挖两种方法。前者适于深度较浅且能保证边坡稳定的基坑,如条件许可,不失为一种简便、经济的方法。后者遵循先支后挖的原则,利用围护结构、支撑/锚杆体系进行开挖。对于超大深基坑工程来说,多不具备放坡条件,所以通常都要采用有支护的开挖方法,由于基坑深度和面积大,一般采用竖向分层、水平分区的开挖方法,同时要求对称、均衡、限时开挖。
1.2基坑支护形式
基坑支护用来抵抗周边的土压力和水压力,按照施工方法大体分为顺作法、逆作法和顺逆结合法[1]。顺作法是基坑开挖的传统方法,由上至下分层开挖至坑底,同时设置多道支撑/锚杆,再由下而上施工基础结构和上部结构。逆作法是在开挖到一定深度后即施工基础梁板,并以此代替顺作法的临时支撑,然后继续向下开挖和施工地下结构。如果施工地下结构的同时进行地上结构施工,这称为全逆作法;而等到地下结构施工完再进行地上结构施工,称为半逆作法;此外,还有分层逆作法、部分逆作法等。由于逆作法施工省去了临时支撑的设置和拆除环节,费用和工期都可大大节省,环境效益也好,但逆作法施工技术较为复杂,并且暗挖作业也比明挖作业要求高,所以实践中往往采用折中的方法——顺逆结合法,一部分采用顺作法,另一部分采用逆作法,如主楼顺作裙楼逆作、中心顺作周边逆作等。
顺作法按照结构形式分为边坡稳定结构、悬臂围护结构、重力围护结构、内撑围护结构、拉锚围护结构等[2]。边坡稳定结构包括土钉墙支护和喷锚支护等;悬臂围护结构是指采用钢板桩、钢筋混凝土板桩、钢筋混凝土排桩等形成的围护结构;重力围护结构是采用水泥深层搅拌土桩形成的围护结构;内撑围护结构由钢筋混凝土排桩或地下连续墙和内撑体系组成,后者是指水平支撑和斜支撑构成的内部支撑体系;拉锚围护结构是在内撑围护结构基础上再加上锚固体系,也就是锚杆或锚索构成的体系。
对于超大深基坑来说,应首选逆作法施工,这不仅因为可以缩短工期、节省工程费用,更重要的是利于基坑变形和周边建筑物沉降的控制。大面积深基坑工程需要架设大量支撑,在基础结构施工过程中还要换撑和拆除支撑,工程量非常大,技术也很复杂,而逆作法比较容易克服这些问题。至于不同逆作法的选择,应通过综合考虑基坑深度、地质条件、地下水、周边环境等因素来决定。如采用顺作法,支护形式常采用土钉墙、复合土钉墙、钻孔灌注桩中的一种,土钉墙尤其是复合土钉墙适用于软土以外的黏土、粉土和胶结密实的沙土等条件,软弱地基支护更适于采用钻孔灌注桩。大多数情况下都可采用水泥深层搅拌土桩作止水帷幕,但施工空间狭小时宜采用高压旋喷桩。大面积基坑采用内支撑时要设置立柱,并且支撑的截面尺寸也很大,这种情况下也可考虑拉锚式结构。
2.超大深基坑开挖与支护技术应用
2.1工程及地质、水文概况
某基坑工程开挖尺寸达148m×97m,深度11.85m~18.15m,土方量超过17万m3。地层状况由上至下依次为杂填土、素填土、粉质黏土/粉土、粉土/粉细砂、粉质黏土/粉土、粉砂/粉土、细砂、沙砾石、强风化粉砂岩泥岩互层、中风化粉砂岩泥岩互层。杂填土层和素填土层分布有滞水,埋深约0.5m~1.8m,主要源于大气降水、地表水及生产与生活渗水。在粉土/粉砂层、细砂层和砂砾石层内存在孔隙承压水,主要来自长江水,丰水期水位海拔高度22m,水头变化幅度约3m~5m。
2.2施工方案
支护方案:围护结构采用367根1200mm@1500mm钻孔灌注桩,桩长25m~27m,混凝土强度为C30。止水帷幕采用单排3轴水泥深层搅拌土桩,900mm@600mm,桩长约19m,土桩掺入水泥18%,水灰比约50%;后期采用500mm@300mm双排搅拌桩。水平支撑结构由内支撑和喷锚土钉墙组成。内支撑由冠梁、立柱、角撑、对撑和边桁架构成,立柱采用型钢格构柱,冠梁、角撑、对撑和边桁架采用钢筋混凝土结构。土钉墙放坡1:0.75,土钉采用梅花分布的钢筋,22mm@1.5m,钉长1.2m,坡面挂200mm×200mm钢筋网,喷射80mm厚C20混凝土。基坑南侧紧邻高层住宅,所以采用1000mm@800mm高压旋喷桩对被动区土进行加固,桩长3m~6m。
开挖方案:遵循“分层、分段、对称、平衡、限时”的原则,将土方开挖分为水平Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区,竖向3层,深度分别为-4.7m、-9.0m、-11.55m~-18.00mm。挖土时放坡1:1。
降水方案:采用深井降水,共设21口井,15口用于降水,6口用于观测,井深为35m。降水先排至盲沟和集水井,再排至市政排水系统。
监测方案:主要监测支护结构水平位移、承压水位、周边管道变形、立柱桩差异隆沉等,并设置报警指标。
3.结语
超大深基坑开挖与支护施工技术复杂,并且具有很强的区域性和个体性,要选择合理的施工方案,必须综合考虑各方面的因素,虽然经济因素很重要,但也要保证技术可靠和安全适用。本文通过对相关内容的分析和探讨,借以抛砖引玉,引起更多人对超大深基坑施工技术的关注。
参考文献:
[1]刘国斌,王卫东.基坑工程手册[J].2版.北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]朱建,李泽杰.临海地区软弱土大面积深基坑工程快速支护设计[J].西部探矿工程,2014(10):178-180.
施工方案进行专家论证的申请
天津市建设科学技术委员会:
由天津市五一阳光投资发展有限公司开发建设的五一阳光五期(标段二)项目,位于天津市武清区,该基坑北面为五一阳光五期基坑标段一;西侧为京津公路,该侧地下室外墙距离临时围墙为50.06m,临时围墙即为用地红线,围墙外为京津公路绿化带;东侧地下室外墙距现场围挡4.9m,该侧围挡即为用地红线,围挡外距原建筑物8.8m;南侧为强国道,该侧地下室外墙距围挡为42.2m,围挡即用地红线,围挡以外为强国道绿化带。场地整体为一层地下车库,基坑面积约4805㎡,基坑周长304m,土方开挖深度5.75m,局部7.40m。基坑支护设计采用预应力管桩结合放坡方式,支护设计方案已通过专家论证。土方开挖采取分层、接力、退挖方式。上部结构设计为天津华汇工程建筑设计有限公司,基坑支护设计为天津华汇工程建筑设计有限公司,地质勘察由天津市勘探院勘察,施工单位为天津市武清区建筑工程总公司第五建筑公司。
现基坑土方开挖方案已编制完毕,并经建设、设计、监理、施工等相关单位完成审核,特向市建设科技委提出申请,组织专家对该设计方案进行技术论证。
特此申请。
联系人:张文彦
联系电话:***
附:施工方案、地质勘察报告
单位(盖章)
进行专家论证的申请
(样本)
天津市建设科学技术委员会:
由×××单位开发建设的×××项目,位于×××区,东邻×××道(或××建筑物)×××m,南靠×××道(或××建筑物)×××m,西侧距×××道(或×××建筑物)×××m,北侧距×××道(或×××建筑物)×××m。该项目×××结构,××层,面积×××m,其中地下×层,基坑面积×××m,开挖深度××m,采用×××支撑方式。上部结构设计为×××设计院,基坑支护设计为×××设计院,地质勘察由×××单位勘察。
现基坑支护设计方案已编制完毕,特向市建设科技委提出申请,组织专家对该设计方案进行技术论证。
特此申请
联系人:
联系电话:
附:设计方案(包括计算书)、地质勘察报告
根据指挥部要求,我项目部安全生产专项检查小组于2013年8月17日对本项目标段内的正在施工的和将要施工的所有基坑工程,包括3号线车站12—21轴深基坑工程、4号出入口深基坑工程和4号风道深基坑工程,的现场安全生产情况和相关资料进行了详细的自查,自查结果具体情况汇报如下:
一、现场施工情况: 1、3号线12-21轴深基坑工程,基坑开挖面积为1490m2,计划分七层土开挖,土方开挖量约34000m3,开挖深度为23m,施工七道支撑,其中第一、五道为混凝土支撑梁,第2、3、4、6、7道为钢支撑,共记120根钢支撑;本深基坑工程现正进行第七层土的土方开挖清底施工,已完成所有混凝土支撑梁和钢支撑的安装施工,以及进行接3号线1-12轴及1号线换乘段封堵墙凿除施工。2、4号出入口深基坑工程,基坑开挖面积为370m2,土方量约3000m3,计划分3层土开挖,需施工3道支撑,第一道为圈梁砼支撑,第2、3道为Φ609的钢支撑;本深基坑工程现正进行第一层土方开挖施工,圈梁及第一道混凝土支撑已施工完成,第二道钢支撑施工完成7根。3、4号风道深基坑工程,基坑土方量约为3068m3,开挖深度为9.27m,计划分三层土开挖,施工3道支撑,第一道为圈梁砼支撑,第2、3道为Φ609的钢支撑;本基坑工程现已完成表层土方施工,正进行圈梁及第一道混凝土支撑施工;
二、安全关键点自查情况
1、施工方案
我项目三个基坑工程均为开挖深度超过3米的深基坑工程,且均已按照相关要求编制针对性强能知道施工的专项施工方案,组织专家进行论证并按专家意见修改完善,经由项目部总工程师、总监理工程师审查、签字。
2、临边防护
现场深基坑四周浇筑高20cm,宽10cm的封闭式挡水墙,挡水墙上设置符合施工要求的临边防护,其中三侧设置固定的采用钢管栏杆做成的临边防护,挖土机械施工侧采用可拆除的活动网片制成的临边防护。
3、基坑支护
现场所有基坑工程的支撑体系均符合设计要求,钢支撑和腰梁架设、与维护结构连接,方钢支撑坠落措施、预加应力等符合方案和设计要求,钢支撑均经检测合格,混凝土支撑梁进行强度实验,有强度报告,并在施工过程中根据基坑开挖进度及时进行支护结构的施工。
4、降排水措施
在基坑内部设置集水坑,现场安排降水作业人员对集水坑内积水情况进行现场实时监控和操作,及时抽除坑内集水,避免因坑内集水过多,影响施工。
5、坑边荷载
基坑周边无弃土、料具堆放,挖土抓斗和吊车安装钢支撑时均与坑边保持安全距离。
6、上下通道
对深基坑工程设置两米一段的全封闭的人员上下专用通道,并随着基坑深度的增加接长人员通道,通道为坡度1:1的阶梯通道,阶梯外侧设扶手栏杆。
7、土方开挖
挖土施工机械包括电动轮胎式起重机(抓斗)两台,小挖机两台,且均通过项目相关人员组织的进场验收,报监理查验签证;施工机械操作人员均持有相应的特种作业证并经项目安质部审查通过并报监理审核。
施工机械挖土作业严格按照专项施工方案规定的程序和方式进行,机械作业位置经混凝土硬化处理,牢固、可靠,作业过程中作业半径内设置警示标志并安排人员进行监护。
8、监控量测方面
3号线12-21轴基坑正进行清底施工,监控量测数据均在可控范围内,现场监测点保护完好,监测频率每天两次,截止到2013年8月17日地表沉降最大累计变形-79mm、墙顶沉降最大累计变形16.52mm、立柱沉降最大累计变形16.89mm、钢支撑轴力最大累计变化量1397.4KN、坑外水位最大累计变化量-298.10cm、建筑物沉降最大累计变形-7.55mm、管线沉降最大累计变形-30.77mm、测斜最大累计变形40.07mm,每日由监理组织召开监测数据分析碰头会,对累计报警的监测数据进行分析,风险降低到最小。4号出入口基坑正进行第一层土方开挖,截止到2013年8月17日地表沉降最大累计变形-5.49mm、墙顶沉降最大累计变形4.36mm、砼支撑轴力最大累计变化量1503.5KN、坑外水位最大累计变化量-99.0cm、建筑物沉降最大累计变形-2.02mm、管线沉降最大累计变形-2.87mm、测斜最大累计变形5.57mm,监测数据正常。
9、作业环境
基坑施工光线不足时设置照明灯增加光线强度确保施工照明足够,并根据《施工现场临时用电安全技术规范》设置基坑施工临时用电;随着挖土施工的进行,由混凝土工程凿除作业队对坑壁(地连墙壁)上凸出的混凝土包进行凿除,对有脱落可能的混凝土块进行清理。
三、存在的问题
本次对项目深基坑工程的自查工作,没有发现大的安全隐患,各项作业内容均能按照专项施工方案进行,相关安全防护措施都能积极落实到位并正常工作,但是也发现了一些问题:
1、挖土作业队和钢支撑作业对在作业过程中损坏的或因作业需要拆除的临边防护,在作业完成时未能及时主动修复和恢复;
2、因挖土作业掉落在支撑上的泥土等的未能及时清理,有坠落砸伤坑内施工作业人员的可能;
1.1 基坑开挖的时空效应
在实际工程中会常常遇到这种现象:在基坑开挖过程中, 当某个阶段的施工需要暂停一段时间时, 基坑围护墙体和周边地层的变形没有停止, 而是继续变形直到稳定, 这就是基坑开挖的时间效应。同时, 这种变形还与开挖的空间几何尺寸和围护墙无支撑暴露面积、是否均衡开挖有很大的关系, 这就是基坑开挖中的空间效应。深基坑工程在具体施工中要考虑到这个时空效应, 开挖施工参数和施工顺序的确定要满足下面的要求:
(1) 尽量使开挖过程中的土体扰动范围变小, 采用分层分块开挖模式能限制围护墙体的变形和周围土体的沉降。
(2) 尽可能的缩短基坑开挖卸载后无支撑暴露时间。对于一、二级基坑, 当每一工况下挖到了设计标高后, 钢支撑的安装周期最好不要超过一整天, 钢筋混凝土支撑的完成时间不要超过两天。
(3) 遵循对称开挖的基本原则, 保持基坑受力均衡。
(4) 要挖掘土体自身在开挖过程中能够控制位移的潜力, 这样可以节省成本解决基坑工程中稳定与变形的相关问题。
1.2 先撑后挖, 严禁超挖
基坑开挖实施的工况要严格按照设计方案来, 当开挖达到支撑设计标高处时, 应该及时开槽制作安装支撑, 只有等支撑满足设计要求后才能继续进行挖土工作的实施。之前时空效应已经讲到, 围护结构的变形大小与无支撑暴露面积的大小和时间长短有关, 因此, 要严格按照基坑工程设计方案进行开挖施工, 先撑后挖, 及时加撑, 这样才能防止基坑墙体变形和地面位移沉降。
1.3 防止边坡失稳
挖土速度快, 那么卸载速度也快, 这样就很迅速的改变了原来土体的平衡状态, 使土体的抗剪强度大大降低, 而现实中呈流塑状态的软土极易产生水平位移, 这就容易导致滑坡现象。目前挖土机很多都采用1立方米反铲挖土机, 挖土的深度可以达到4-6米, 如果一次性挖到底, 这样就形成了约为1:1的坡度, 卸载速度很快, 再和机械的振动和坑边的推土的叠加作用, 极易产生边坡失稳。为了防止这种现象, 必须要在降水达到要求后进行土方开挖工作, 施工方法一般采取分层开挖, 分层的厚度不能超过2.5米。当开挖深度超过4米时, 应设置多级平台开挖, 平台的宽度要大于1.5米。在坡顶和坑边尽量不要进行堆载, 如果不可避免, 应在设计的时候就予以考虑。对于一些工期较长的基坑, 要对边坡进行护面工作。
2 土体边坡稳定分析方法
从理论上来讲, 主要有两种方法来研究土体边坡稳定, 第一个就是利用弹性、塑性或者是弹塑性综合理论来确定土体的受力状态, 但是这个方法对于一些边界条件非常复杂的土坡来说很难得到满意的结果, 目前国内外有很多人对此进行了大量的研究和实验, 取得了一定的进展。但是近年来一种新方法出现了, 就是有限单元法, 根据比较符合实际情况的弹塑性应力和应变关系, 然后来分析土坡的变形与稳定。第二个就是根据土体沿着假想滑动面上的极限平衡条件来进行分析, 称为极限平衡法。
2.1 有限单元法
按照边坡岩土体的具体性质, 将边坡岩土体进行一个分类, 分割成不同大小和种类的小区域 (即有限元) , 然后对每一个单元的受力情况进行分析, 最后组合成整个系统并构成系统方程组来求解。目前的有限单元法是按照弹塑性理论来的, 对边坡进行有限元分析, 最后得到每个部位的完整的应力和应变成果。然后按照传统的极限平衡法来搜索滑移面, 找出里面的最小安全系数;另一种方法就是折减每个单元的强度指标直至系统失去平衡, 这样一来, 安全系数就是强度指标的降低倍数, 以这个安全系数来评价边坡的稳定程度。
2.2 极限平衡法
极限平衡法的基本原理就是将滑动趋势范围内的边坡岩土体按照相关规定的规则划分为一个个很小的部分 (即小块体) , 通过分析其中每个部分的受力平衡条件来建立整个边坡的平衡方程, 最后的稳定程度用安全系数来表示。具体来讲, 通过大量的试验后可以得出下列经验:对于无粘性土的直线型滑动来说, 以抗滑力与下滑力之比来表示安全系数;对于粘性土的曲线型滑动, 以抗滑力矩与下滑力矩之比来表示安全系数;等于1时为临界状态, 小于1表示失稳状态。这个方法运用比较早, 也比较广泛, 发展也非常迅速, 即使对于一些没有给定应力作用下的岩土体结构变形情况, 也能运用此方法对结构体的稳定性做出较为精确的评价。
3 常见支护结构及特点
目前, 深基坑支护结构的类型繁多, 支护体系按照其工作机理和材料特性可以分为水泥土挡墙体系、排桩和板墙式支护体系以及边坡稳定式这三类。本文主要介绍以下几种常见基坑支护形式及适用条件。首先是放坡开挖形式, 它的最大特点就是投资比较少, 技术要求也不高, 但是对土质要求却很高。
第二个就是土钉墙支护结构, 它是在基坑的周围土体中插入钢筋后来达到稳定土体的支护结构技术。它的特点就是承载能力强、边坡稳定性好、占用空间较小、经济可靠性高等。
第三就是排桩支护结构, 沿着基坑周围连续打桩与锚固构件共同作用形成的一种支护结构, 基坑深度有要求, 大概为6-10米, 若某基坑工程对变形有严格的控制要求, 则可以采用此支护结构。有臂式和支铺式排桩支护两种结构形式。
4 基坑监测体系简介
为了保证在施工过程中不出现安全问题, 需要对整个施工过程进行一个监控, 具体监测内容有 (1) 围护结构水平和竖向位移; (2) 围护结构侧向变形; (3) 地面沉降; (4) 地下水位; (5) 支撑轴力; (6) 立柱竖向位移; (7) 周边管线变形; (8) 建筑物沉降倾斜; (9) 地面建筑裂缝等。
当出现下列情况之一时, 必须立即报警;若情况比较严重, 应立即停止施工, 并对基坑支护结构和周边的保护对象采取应急措施。 (1) 测数据达到报警值; (2) 坑支护结构或周边土体的位移出现异常情况或出现渗漏、流砂、管涌、隆起或陷落等; (3) 坑支护结构的锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象; (4) 周边建 (构) 筑物的结构部分、周边地面出现可能发展的变形裂缝或较严重的突发裂缝。
5 结束语
总之, 地基深基坑开挖技术是一门基础施工技术, 只有熟悉了其中的工作流程与具体施工方法, 才能在实际工作中灵活运用。通过本文对深基坑土方开挖的相关注意事项、边坡稳定的基本方法、相关支护结构的特点和监测体系的简要讲述之后, 希望相关人士能得到一些启发, 将理论与实际结合起来, 为基坑工程建设创造更大的经济和社会效益。
参考文献
[1]王翠英, 王家阳.论深基坑支护优化设计的重要性[J].武汉工业学院学报, 2005 (2) .[1]王翠英, 王家阳.论深基坑支护优化设计的重要性[J].武汉工业学院学报, 2005 (2) .
[2]吴军民.层次分析法在优选深基坑支护方案中的应用[J].工程建设与设计, 2005 (6) .[2]吴军民.层次分析法在优选深基坑支护方案中的应用[J].工程建设与设计, 2005 (6) .
[3]尹双, 张仲先, 王勇.深基坑支护方案的分析与优化[J].岩土工程技术, 2005 (3) .[3]尹双, 张仲先, 王勇.深基坑支护方案的分析与优化[J].岩土工程技术, 2005 (3) .
【摘 要】在建筑施工过程中,施工材料的运用技术是施工质量的保证,也是确保工程高速度、高品质完工的前提。土钉是一种重要的施工材料,因其施工便捷、操作简单而且用料少的优势,近些年来,被广泛的应用到深基坑土方开挖和墙支护的施工过程中。本文重点介绍了土钉墙支护的优势和用途,供同行参考。
【关键词】土钉墙支护;深基坑;基坑支护;监测
建筑的基础施工是建筑施工的重点,而在深基坑土方的开挖和土钉墙的支护方面做好施工工作,能够有效的保证施工质量,确保工程的整体水平。本文从这两个方面入手,对建筑施工设计进行了详细的阐述,为我国建筑行业的发展指明了方向。
1.土钉墙支护结构的特点及适用范围
1.1土钉墙支护结构的特点
近些年来,土钉墙支护结构在建筑中广泛应用,土钉墙支护是指在原位土体的基础上使用的加固技术。首先是将土钉安装在基坑边坡上,形成较为稳定的挡土结构,土钉的主要作用是加大墙体和周围土体的联系,在群体和土体的接触面上形成一定的粘结,使墙体因土体的约束,较为稳定。
1.2土钉墙支护结构的适用范围
一般来说,土钉墙的适用范围非常广,总的来说,有以下几个方面:
(1)土体开挖的过程需要土钉进行支护,特别是一些高层的建筑物,由于对于地基的重视,因此在开挖时,需要整体加固和维护。
(2)土钉可以作为永久的挡土结构,工程在基层的开挖过程中,需要临时和永久的支护,临时支护主要是桥台挡墙,而永久的支护可以用土钉代替。
(3)在挡土结构的和之后的维修过程中,要重视维修和改建的步骤,做好项目边坡的稳定加固工作。
1.3土钉墙的构造
习惯上的土钉墙主要是由两个部分组成的,土钉和平面。土钉的朱钉方式有两种:钻孔注浆法和打入法。
(1)平时最常使用的注钉方式是钻孔注浆法,所采用的土钉材料是最平常螺纹钢筋土钉,在面层上需要开120毫米的钻孔,同时注浆的材料为水泥砂浆,强度要高于m10,方可符合标准。水泥的水灰比控制在1:2左右,配合比达到等量,水灰比在0.45以下。注浆的位置有明确的要求,钢筋居中,孔洞的入口处要防止闭塞。
(2)打入法一般采用的是钢管材料,强度高,但是钉长短,这种方法不适用于密实胶结土层。当钢管进入到基层土之后,需要对钢管口进行闭塞处理,闭塞后的钢管在通过后管进行注浆,从而增强土钉和土质的粘合,提高整个建筑的稳定性能。土钉的抗拔能力强,长度深度稿,间距范围大,这是打入法主要的特点。值得一提的是,土钉需要和地面形成一定的夹角,墙面的坡度要大。
(3)在土钉的注钉过程中,面层是其中重要的组成部分,面层使用的是钢筋网,强度等级在混凝土等级之上,一般会在150毫米之间。因此,为了保证土钉和墙面的有效连接,需要在钢筋和土钉的分布上做好设计,使用加压垫板进行连接。
(4)当地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施;土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面,坡顶和坡脚应设排水措施,坡面上可根据具体情况设置泄水孔。
2.工程实例
某商务楼工程;地上为12层,地下为1层,总建筑面积28812平方米。基坑占地面积3500平方米,实际开挖深度达5.10米。其中基坑西面为空旷场地,北面为河道,水位较高,距基坑边最小距离为15米左右,其余两面紧邻城市干道。为节省造价,工程支护主要采用了二级放坡土钉墙支护形式,局部转角部位采用灌注桩加上部3米土钉支护,土钉采用¢20钢筋,长度分别为6m、9m,钻孔注浆。坑中采用管井降水,同时基坑周边辅以5套轻型井点降水。场区主要土层自上而下分别为:①素填土0.3~1.0m②粉质粘土0.5~2.5m③淤泥质粘土1.3~8.7m。
3.支护施工
3.1土钉支护施工流程
开挖第一层土方→修坡→埋控制喷射混凝土厚度的标志→喷射第一层混凝土、混凝土养护,钻孔→安设土钉→压力注浆→绑扎墙面钢筋网→钉端锁定筋与钢筋网,水平垂直加强筋焊接,二次喷射混凝土→养护→开挖下一层土方、重复以上工序,直至最后一层土。
3.2施工要点
(1)每一层工作面开挖深度为1.6m,其中最后一层工作面开挖至—4.8m,余土人工开挖。
(2)采用PZ—5型喷射混凝土机施工,喷射混凝土前,应对机械开挖的坡面及时修坡,每层混凝土喷射前埋设好混凝土厚度的标志,首层厚度控制在40~50mm。喷射作业应分段分片进行,同一分段喷射顺序应自上而下,喷头与受喷面应保持垂直且距离宜为0.6~1.0m,喷射混凝土终凝后应及时喷水养护3d。
(3)采用专用钻孔机械成孔,成孔后及时安设土钉以防止坍塌,土钉钢筋按设计要求提前预制,混凝土宜加入早强剂以提高早期强度,注浆应连续灌注。
(4)钢筋网为¢6@200×200mm双向,应与土钉连接牢固,钢筋网喷射混凝土而层应向上翻过边坡顶部1.0m;钢筋搭接长度为35d,土钉端部锁定筋应与钢筋网、水平垂直加强筋相互焊接,加强筋直径≮¢16mm。
(5)注浆分为两次注浆,第一次压力为0.4MP,第二次为0.8MP,第二次注浆按规定应在第一次注浆浆体初凝前完成,本工程实际控制在第一次注浆2~3小时范围内。
4.基坑监测
(1)应及时对支护结构及周边建筑物的安全性及稳定性进行跟踪监测;基坑开挖前,在2倍开挖深度以外,至少设置两处位移观测基准点。
(2)在基坑四周紧邻的围墙上合理布置监测点,基坑边缘以外1~2倍开挖深度范围内需要保护的物体及土钉墙支护结构本身,均应作为监控对象。
(3)各项监测的时间间隔可根据施工进程确定,在雨期及土方开挖过程中,要适当加密观测频率,当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时,应加密观测次数,当有事故征兆时,应进行连续监测。
(4)观测结果要形成正式书面资料并作为边坡是否变形的依据,如发现边坡失稳或变形超标,应及时处理后方可继续作业。为此,现场当即对该两处坡顶面全部硬化处理,并将表层降水及时引流至城市排水管网,处理后监测正常。
5.注意事项
基坑开挖深度增加,施工难度增大,施工单位承担的风险也增加,因此要求深基坑的设计和施工必须选择技术可行、造价合理、安全可靠的支护方案,下面就土钉墙支护技术在深基坑中应注意的几个事项谈一下看法:
(1)施工前应彻底熟悉、掌握工程地质勘探情况。
(2)要掌握地下管线的材质、间距、管径、是否渗漏、有无损坏等。
(3)要掌握地下水分布情况,及时掌握雨季施工地下水变化情况,并及时调整土钉分布数量。在本工程施工中就遇到一个问题,由于基坑北面为一条河道,河道局部地段有一条暗浜与其相连,暗浜的填土质量也较差,结果导致该处水系与河道相通。基坑在此处开挖,土钉成孔放置后,一直有水自土钉孔内及该处坡面渗出,坡面喷射混凝土后时间不长就整块脱落。为此,决定对该处基坑与河道之间进行压密注浆,通过压密注浆后将该处河道内的水通道阻断,同时在该坡面增加泄水孔,问题得以解决。
(4)基坑开挖时要及时掌握地基土变化情况,制定相应措施。
(5)土钉孔注浆应派有责任心的人员实施,及时检查钉孔注浆饱满度;对于浆液流失过多钉孔,应及时补浆。
(6)土钉墙施工要随时注意天气变化,喷射混凝土面层时尽量避开雨天。
6.结语
总而言之,在项目施工过程中,土钉墙支护是一种重要的施工技术和方法,和其他支护方法比起来,土钉墙加固技术的强度高、造价低、操作简单、安全可靠,因此受到广大建筑师的一致好评和青睐。为了保证我国建筑行业的长足发展,需要技术人员作出更多的努力,确保工程科学稳定实施,整体水平再创新高。
【参考文献】
[1]赵玉亮,刘星伟.土钉墙支护结构在深基坑工程中的应用[J].内蒙古石油化工,2012,(04).
【深基坑支护和开挖方案】推荐阅读:
深基坑开挖支护论文09-26
深基坑开挖支护现状分析论文01-08
深基坑支护设计09-09
深基坑支护工程的施工技术与管理方案的论文05-27
某商住楼深基坑支护实例探讨02-13
基坑支护验收总结02-12
基坑支护单位考察报告10-05
基坑工程支护开题报告02-25
基坑支护安全管理制度02-24
桩基础及基坑支护合同02-26